Готовые ДЗ варианты Остальные (№129-П)

Посмотреть архив целиком

Задание № 129 П

Для пружин особо ответственного назначения применяют легированную сталь, в которую дополнительно вводится вольфрам, ванадий, никель. Эту сталь характеризующуюся высокими пределами упругости и выносливости применяют для изготовления рессор, пружин, буферов и деталей, работающих в условиях динамических и знакопеременных нагрузках и при повышенных температурах, например: 50ХФА, 50ХГФА, 65С2ВА, 70С8ХВМА и др.

  1. Укажите оптимальный режим термической обработки ответственной высоконагруженной рессоры, изготовленной из полосовой стали 60С2ВА; построить график термообработки для этой стали в координатах t - t, сек.

  2. Опишите структурные превращения, происходящие при термообработке.

  3. Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, химический состав, механические свойства, область применения, требования, предъявляемые к этому виду изделий.





































Термообоаботка

Сталь 65С2ВА относят к категориям: 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г, 4, 4А, 4Б. Для данной стали оптимальным режимом термической обработки является закалка при 850С. Закаливание производят в масло, с последующим отпуском при 350С. На самом деле отметка в 350С не является фиксированной и на практике встречается некоторый «разброс» отпускных температур. Это связано с тем, что в зависимости от температуры испытаний наблюдаются различия в релаксационной стойкости. Так, например, максимальная релаксационная стойкость стали 65С2ВА при 20°С достигается после отпуска при 300˚С. При повышении темпе­ратуры релаксационных испытаний, соответственно возрастает и температура отпуска, отвечающая достижению максимальной стойкости: максимальная релаксационная стойкость при 100˚С соответствует отпуску при 400˚С, а при 200˚С — отпуску при 450˚С.
















Рис. 1. Режим термообработки стали 65С2ВА.


Структурные изменения


Сталь 65С2ВА относится к сталям перлитного класса. Для нее характерны два критических температурных перехода – Ас1 = 750˚С и Ас3 = 820˚С. При температуре Ас1 структура стали претерпевает изменение с образованием аустенитной структуры. Зерна аустенита образуются на границе фаз феррита и цементита. При этом помимо растворения цементита в аустените происходит еще и аллотропное модифицирование раствора железа α в раствор железа γ. Поскольку процесс растворения цементита происходит медленнее, нежели образование аустенитных кристаллов, то по достижению закалочных температур необходима некоторая выдержка.

При дальнейшем охлаждении в масле, благодаря очень высокой скорости охлаждения (превышающей Vкр) происходит образование структуры мелкозернистого мартенсита. Это не что иное, как пересыщенный твердый раствор углерода в железе α.

Поскольку мартенсит представляет собой очень твердую структуру, то как правило на поверхности закаленной детали образуются очень сильные остаточные напряжения. Это может привести к образованию трещин, сколов и прочих хрупких разрушений. Во избежании этого после закалки проводят продседуру отпуска. Именно после закалки и отпуска при 350-450˚С достигаются максимумы предела упругости и релаксационной стойкости. Эта температура отпуска отве­чает практически полному превращению остаточного аустенита и выделению значительного количества карбидов типа М3С (рис. 71).

В составе этих карбидов, если температура от­пуска ниже 400°С, не содер­жится вольфрама, который та­ким образом сосредоточен в твердом растворе. Только после отпуска при более повышенных температурах в кар­бидах увеличивается содержание вольфрама, поэтому ско­рость коагуляции карбидов должна замедляться и соответственно уменьшаться степень разупрочнения при повышенных температу­рах отпуска, что и наблюдается в действительности.

Вследствие повышенной устойчивости против отпуска сталь 65С2ВА применяют для изготовления пружин, работающих при повышенной температуре. На рис. 4 показана релаксация напря­жений в стали 65С2ВА в зависимости от температуры отпуска и температуры испытаний. Эти данные свидетельствуют о том, что пружины из стали 65С2ВА после отпуска при 350—500 °С могут работать при нагреве до 200— 250 °С.

Таким образом, наибо­лее высокий комплекс свойств стали 65С2ВА при нормальных температурах достигается после изотермической закалки на нижний бейнит и отпуска.


Рис. 4 Влияние температуры отпуска на свойства стали 65С2ВА


t отп., °С

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

Изотермическая закалка с выдержкой при 270 °С.

 

1750

2110

8

38

44

150 

1810

2010

9

38

44

280 

1830

1930

11

38

51

310 

1830

1930

10

40

53

400 

1790

1860

11

40

50











Основные данные.

  1. ГОСТ 14959-79. Рессорно-пружинные стали.

  2. Назначение: ответственные и высоконагруженные пружины и рессоры.

  3. Вид поставки: Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Калиброванный пруток ГОСТ 14959-79, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14959-79, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Лента ГОСТ 2283-79. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75. Проволока ГОСТ 14963-78. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 14959-79, ГОСТ 1133-71.

  4. Заменитель: стали: 60С2А, 60С2ХА, 60С2НА.

  5. Химический состав: по ГОСТ 14959-79

Химический элемент

%

Вольфрам (W)

0.80-1.20

Кремний (Si)

1.5-2.0

Медь (Cu), не более

0.20

Марганец (Mn)

0.70-1.0

Никель (Ni), не более

0.25

Фосфор (P), не более

0.025

Хром (Cr), не более

0.30

Сера (S), не более

0.025


  1. Физические свойства:

Таблица зависимости физических свойств от темпиратуры.

Температура испытания, °С

20 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

211 

206 

200 

195 

185 

178 

154 

136 

131 

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

82 

80 

78 

74 

70 

67 

58 

51 

49 

Плотность, pn, кг/см3

7850 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

27 

27 

28 

29 

29 

29 

29 

28 

28 

Температура испытания, °С

20- 100 

20- 200 

20- 300 

20- 400 

20- 500 

20- 600 

20- 700 

20- 800 

20- 900 

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

11.5 

12.5 

13.0 

13.5 

13.8 

14.3 

14.5 

13.5 

 

Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

475 

500 

510 

530 

555 

580 

615 

690 

 


















  1. Механические свойства:

Таблица зависимости механических свойств от температуры испытания.

t испытания, °C

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

Закалка 860°С, масло. Отпуск 400°С

20

1860 

2060 

30 

28 

200

1670 

2060 

10 

33 

24 

300

1570 

1810 

11 

29 

 

400

1370 

1620 

15 

60 

 

-20

1960 

2110 

27 

25 

-50

2010 

2160 

26 

22 

Закалка 860°С, масло. Отпуск 450°С.

20

1670 

1760 

10 

35 

26 

200

1370 

1710 

10 

30 

26 

300

1270 

1570 

11 

21 

 

400

1180 

1370 

15 

50 

 

-20

1710 

1810 

10 

33 

24 

-50

1760 

1860 

10 

32 

24 


  1. Технологические свойства:

Температура ковки: Начала 1100, конца 900. [138].

Свариваемость: не применяется для сварных конструкций.

Склонность к отпускной способности: не склонна.











































Материалы

  1. Материаловедение. Учебник для вузов. Под ред. Б.Н.Арзамасова, 3-е издание.

  2. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы.

  3. Марочник сталей и сплавов. Сорокин В.Г.

  4. www.seels.h1.ru - Электронный марочник сталей.


6




Случайные файлы

Файл
ref-16956.doc
179787.rtf
5268.rtf
21574-1.rtf
157746.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.